Işık hayatımızın önemli bir bileşenidir. Onsuz gezegenimizdeki yaşam imkansızdır. Aynı zamanda ışıkla ilişkilendirilen birçok olgu artık çeşitli alanlarda aktif olarak kullanılmaktadır. insan faaliyeti elektrikli cihazların üretiminden uzay aracı. Fizikteki temel olaylardan biri ışığın yansımasıdır.
Işığın yansıması
Işığın yansıması kanunu okulda incelenmektedir. Onun hakkında bilmeniz gerekenler ve çok daha fazlası faydalı bilgiler Makalemiz size söyleyebilir.
Işık hakkında temel bilgiler
Kural olarak, fiziksel aksiyomlar en anlaşılır olanlar arasındadır çünkü evde kolayca gözlemlenebilecek görsel belirtilere sahiptirler. Işığın yansıması kanunu, ışık ışınlarının çeşitli yüzeylerle çarpıştığında yön değiştirmesi durumunu ifade eder.
Dikkat etmek! Kırılma sınırı, dalga boyu gibi bir parametreyi önemli ölçüde artırır.
Işınların kırılması sırasında enerjilerinin bir kısmı birincil ortama geri dönecektir. Işınların bir kısmı başka bir ortama girdiğinde kırılmaları gözlenir.
Tüm bu fiziksel olayları anlamak için uygun terminolojiyi bilmeniz gerekir:
- fizikte ışık enerjisinin akışı, iki madde arasındaki arayüze çarptığında meydana gelen olay olarak tanımlanır;
- belirli bir durumda birincil ortama geri dönen ışık enerjisinin bir kısmına yansıyan denir;
Dikkat etmek! Yansıma kuralının çeşitli formülasyonları vardır. Nasıl formüle ederseniz edin, yine de açıklayacaktır göreceli konum yansıyan ve olay ışınları.
- geliş açısı. Burada ortamın sınırına dik olan çizgi ile üzerine gelen ışık arasında oluşan açıyı kastediyoruz. Işının geliş noktasında belirlenir;
Işın açıları
- yansıma açısı. Yansıyan ışın ile geliş noktasında yeniden oluşturulan dik çizgi arasında oluşur.
Ayrıca ışığın içeri girebileceğini de bilmeniz gerekir. homojen ortam son derece basit.
Dikkat etmek! Farklı ortamlar ışığı farklı şekilde yansıtabilir ve emebilir.
Yansımanın geldiği yer burasıdır. Bu, nesnelerin ve maddelerin yansıtıcılığını karakterize eden bir miktardır. Bu, ışık akısının ortamın yüzeyine getirdiği radyasyon miktarının, oradan yansıyacak enerjiye eşit olacağı anlamına gelir. Bu katsayı dahil olmak üzere bir dizi faktöre bağlıdır. en yüksek değer Radyasyon bileşimine ve geliş açısına sahiptir.
Toplam yansıma ışık akısıışın yansıtıcı yüzeye sahip maddelerin ve nesnelerin üzerine düştüğünde gözlemlenir. Örneğin bir ışının yansıması cama, sıvı cıvaya veya gümüşe çarptığında gözlemlenebilir.
Kısa bir tarihi gezi
Işığın kırılma ve yansıması yasaları 3. yüzyılda oluşturulmuş ve sistematize edilmiştir. M.Ö. e. Öklid tarafından geliştirildiler.
Bu fiziksel olayla ilgili tüm yasalar (kırılma ve yansıma) oluşturulmuştur. deneysel olarak ve kolayca onaylanabilir geometrik prensip Huygens.
Bu prensibe göre ortamda bozucu etkinin ulaşabileceği her nokta, ikincil dalga kaynağı görevi görür.
Bugün var olan yasalara daha ayrıntılı olarak bakalım.
Kanunlar her şeyin temelidir Işık akısının yansıma yasası şu şekilde tanımlanır: fiziksel olay
Bu sırada bir ortamdan diğerine gönderilen ışık, ayrılma sırasında kısmen geri dönecektir.
Işığın arayüzde yansıması İnsan görsel analizörü, kaynağından gelen ışının göz küresine çarptığı anda ışığı gözlemler. Vücudun kaynak olarak hareket etmediği bir durumda, görsel analizör
vücuttan yansıyan başka bir kaynaktan gelen ışınları algılayabilir. Bu durumda, bir nesnenin yüzeyine gelen ışık radyasyonu, onun daha sonraki yayılma yönünü değiştirebilir. Sonuç olarak ışığı yansıtan vücut, ışığın kaynağı olarak hareket edecektir. Akışın bir kısmı yansıtıldığında, başlangıçta yönlendirildiği ilk ortama geri dönecektir. Burada onu yansıtacak olan beden, zaten yansıyan akışın kaynağı olacaktır.
- Bu fiziksel fenomen için çeşitli yasalar vardır:
birinci yasa şunu belirtir: yansıtan ve gelen ışın, ortamlar arasındaki arayüzde ve ayrıca ışık akısının yeniden yapılandırılmış geliş noktasında görünen dikey çizgiyle birlikte aynı düzlemde bulunmalıdır; Dikkat etmek! Burada ışığın bir nesnenin veya maddenin yansıtıcı yüzeyine düştüğü ima edilmektedir. düzlem dalgası . O dalga yüzeyleri
çizgilidir.
- ikinci yasa. Formülasyonu şu şekildedir: ışık akısının yansıma açısı açıya eşit düşüyor. Bunun nedeni karşılıklı olarak dik kenarlara sahip olmalarıdır. Üçgenlerin eşitliği ilkeleri dikkate alındığında bu eşitliğin nereden geldiği ortaya çıkıyor. Bu ilkeleri kullanarak, çarpma noktasında iki maddenin ayrılma sınırında restore edilen çizilen dik çizgi ile bu açıların aynı düzlemde olduğunu kolayca kanıtlayabilirsiniz. ışık huzmesi.
Optik fizikteki bu iki yasa temeldir. Üstelik ters yola sahip bir ışın için de geçerlidirler. Işın enerjisinin tersinirliğinin bir sonucu olarak, daha önce yansıtılanın yolu boyunca ilerleyen akış, gelenin yoluna benzer şekilde yansıtılacaktır.
Uygulamada Yansıma Yasası
Bu yasanın uygulanması pratikte doğrulanabilir. Bunu yapmak için herhangi bir yansıtıcı yüzeye ince bir ışın yönlendirmeniz gerekir. Bir lazer işaretleyici ve normal bir ayna bu amaçlar için mükemmeldir.
Yasanın uygulamadaki etkisi
Biz yönlendiriyoruz lazer işaretçi aynanın üzerinde. Sonuç olarak, lazer ışını aynadan yansıtılacak ve belirli bir yönde daha da yayılacaktır. Bu durumda gelen ve yansıyan ışının açıları eşit olacaktır. sıradan görünüm onların üzerinde.
Dikkat etmek! Bu tür yüzeylerden gelen ışık alttan yansıtılacaktır. geniş açı ve yüzeye oldukça yakın bulunan alçak bir yörünge boyunca daha da yayılır. Ancak neredeyse dikey olarak düşecek olan ışın dar bir açıyla yansıtılacaktır. Aynı zamanda, ilerideki yolu düşen yol ile neredeyse aynı olacaktır.
Gördüğümüz gibi, kilit nokta bu kuralın açıların, ışık akısının geldiği noktada yüzeye dik olarak ölçülmesi gerektiği gerçeğidir.
Dikkat etmek! Bu kanun sadece ışığa değil, aynı zamanda her türlü hükme de tabidir. elektromanyetik dalgalar(mikrodalga, radyo, x-ışını dalgaları vesaire.).
Dağınık yansımanın özellikleri
Birçok nesne yalnızca yüzeylerine gelen ışık radyasyonunu yansıtabilir. İyi aydınlatılmış nesneler, yüzeyleri ışığı farklı yönlere yansıtıp dağıttığı için farklı açılardan açıkça görülebilir.
Yaygın yansıma
Bu olaya dağınık (yaygın) yansıma denir. Bu olay, radyasyon çeşitli pürüzlü yüzeylere çarptığında ortaya çıkar. Bu sayede ışık yayma özelliği olmayan nesneleri ayırt edebiliyoruz. Işık radyasyonunun saçılması sıfırsa bu nesneleri göremeyiz.
Dikkat etmek! Dağınık yansıma kişiye rahatsızlık vermez.
Rahatsızlığın olmaması, yukarıda açıklanan kurala göre ışığın tamamının birincil ortama geri dönmemesiyle açıklanmaktadır. Üstelik bu parametre farklı yüzeyler için farklı olacaktır:
- kar, radyasyonun yaklaşık %85'ini yansıtır;
- beyaz kağıt için - %75;
- siyah ve kadife için - %0,5.
Yansıma pürüzlü yüzeylerden geliyorsa ışık birbirine göre rastgele yönlendirilecektir.
Yansıtmanın Özellikleri
Işık radyasyonunun aynasal yansıması, daha önce açıklanan durumlardan farklıdır. Bunun nedeni akışın pürüzsüz bir yüzeye belirli bir açıyla düşmesi sonucu tek yönde yansımasıdır.
Ayna görüntüsü
Bu fenomen normal bir ayna kullanılarak kolayca yeniden üretilebilir. Ayna güneş ışınlarına doğru yönlendirildiğinde mükemmel bir yansıtıcı yüzey görevi görecektir.
Dikkat etmek! Bir takım cisimler ayna yüzeyleri olarak sınıflandırılabilir. Örneğin bu grup tüm pürüzsüz optik nesneleri içerir. Ancak bu nesnelerdeki düzensizliklerin ve homojensizliklerin boyutu gibi bir parametre 1 mikrondan az olacaktır. Işığın dalga boyu yaklaşık 1 mikrondur.
Bu tür aynasal yansıtıcı yüzeylerin tümü daha önce açıklanan yasalara uyar.
Hukukun teknolojide kullanımı
Günümüzde teknoloji sıklıkla kavisli yansıtıcı yüzeye sahip aynalar veya aynalı nesneler kullanıyor. Bunlar sözde küresel aynalar.
Bu tür nesneler, küresel bir parça şeklindeki gövdelerdir. Bu tür yüzeyler, ışınların paralelliğinin ihlali ile karakterize edilir.
Açık şu andaİki tür küresel ayna vardır:
- içbükey. Işığı yansıtabilme yeteneğine sahiptirler. iç yüzey kürenin kendi segmenti. Yansıtıldığında ışınlar burada tek bir noktada toplanır. Bu nedenle onlara genellikle “toplayıcılar” da denir;
İçbükey ayna
- dışbükey. Bu tür aynalar, radyasyonun dış yüzeyden yansımasıyla karakterize edilir. Bu sırada yanlara dağılma meydana gelir. Bu nedenle bu tür cisimlere “saçılma” adı verilmektedir.
Dışbükey ayna
Bu durumda ışınların davranışı için birkaç seçenek vardır:
- neredeyse yüzeye paralel yanıyor. Bu durumda yüzeye çok az temas eder ve çok geniş bir açıyla yansıtılır. Daha sonra oldukça düşük bir yol izliyor;
- geriye düşerken ışınlar dar bir açıyla yansıtılır. Bu durumda yukarıda da söylediğimiz gibi yansıyan ışın gelen ışına çok yakın bir yol izleyecektir.
Gördüğümüz gibi her durumda kanun yerine getiriliyor.
Çözüm
Işık radyasyonunun yansıma yasaları bizim için çok önemlidir çünkü bunlar temel fiziksel olaylardır. Geniş uygulama alanı buldular çeşitli alanlar insan faaliyeti. Optiğin temellerinin incelenmesi lise Bu da bu tür temel bilgilerin önemini bir kez daha kanıtlıyor.
Kendiniz bir vazo için melek gözleri nasıl yapılır?
Bazı fizik yasalarını kullanmadan hayal etmek zordur. görsel yardımcılar. Bu, çeşitli nesnelerin üzerine düşen olağan ışık için geçerli değildir. Böylece, iki ortamı ayıran sınırda, bu sınır çok daha yüksekse, ışık ışınlarının yönünde bir değişiklik meydana gelir ve enerjisinin bir kısmı birinci ortama geri döner. Işınların bir kısmı başka bir ortama girerse kırılır. Fizikte enerji iki noktanın sınırına düşüyor farklı ortamlar olana olay, ondan ilk ortama dönene ise yansıyan denir. Işığın yansıma ve kırılma yasalarını belirleyen, bu ışınların göreceli konumudur.
Şartlar
Gelen ışın ile iki ortam arasındaki arayüze, ışık enerjisi akışının geliş noktasına geri dönen dik çizgi arasındaki açıya denir. Bir başka önemli gösterge daha vardır. Bu yansıma açısıdır. Yansıyan ışın ile geliş noktasına geri getirilen dik çizgi arasında meydana gelir. Işık ancak homojen bir ortamda düz bir çizgide yayılabilir. Farklı ortamlarışığı farklı şekilde emer ve yansıtır. Yansıma, bir maddenin yansıtıcılığını karakterize eden bir niceliktir. Işık ışınımının bir ortamın yüzeyine getirdiği enerjinin ne kadarının, yansıyan ışınım yoluyla ortamdan uzaklaşacağını gösterir. Bu katsayı çeşitli faktörlere bağlıdır; bunlardan en önemlileri geliş açısı ve radyasyonun bileşimidir. Işığın tam yansıması, yansıtıcı yüzeye sahip nesnelerin veya maddelerin üzerine düştüğünde meydana gelir. Örneğin bu, ışınlar cam üzerinde biriken ince bir gümüş ve sıvı cıva filmine çarptığında meydana gelir. Işığın tam yansıması pratikte oldukça sık görülür.
Kanunlar
Işığın yansıması ve kırılması yasaları, 3. yüzyılda Öklid tarafından formüle edildi. M.Ö. e. Hepsi deneysel olarak belirlendi ve Huygens'in tamamen geometrik ilkesiyle kolayca doğrulandı. Ona göre ortamda bir rahatsızlığın ulaştığı her nokta, ikincil dalgaların kaynağıdır.
İlk ışık: olay ve yansıtan ışının yanı sıra, ışık ışınının geliş noktasında restore edilen arayüze dik çizgi aynı düzlemde bulunur. Dalga yüzeyleri çizgili olan yansıtıcı bir yüzeye bir düzlem dalga geliyor.
Başka bir yasa, ışığın yansıma açısının geliş açısına eşit olduğunu belirtir. Bunun nedeni karşılıklı dik kenarlar. Üçgenlerin eşitliği ilkesine dayanarak, geliş açısının yansıma açısına eşit olduğu sonucu çıkar. Kirişin geliş noktasında arayüze geri getirilen dikey çizgi ile aynı düzlemde yer aldıkları kolaylıkla kanıtlanabilir. Bunlar en önemli kanunlarışığın ters yolu için de geçerlidir. Enerjinin tersinirliği nedeniyle, yansıyan ışının yolu boyunca yayılan ışın, gelen ışının yolu boyunca yansıtılacaktır.
Yansıtıcı cisimlerin özellikleri
Nesnelerin büyük çoğunluğu yalnızca üzerlerine gelen ışık radyasyonunu yansıtır. Ancak bunlar ışık kaynağı değildir. İyi aydınlatılmış cisimler, yüzeylerinden gelen radyasyon farklı yönlere yansıtılıp dağıldığı için her taraftan açıkça görülebilir. Bu olaya dağınık (dağınık) yansıma denir. Işık herhangi bir pürüzlü yüzeye çarptığında ortaya çıkar. Vücuttan yansıyan ışının geliş noktasındaki yolunu belirlemek için yüzeye temas eden bir düzlem çizilir. Daha sonra ışınların geliş ve yansıma açıları buna göre inşa edilir.
Yaygın yansıma
Işık yayamayan nesneleri ayırt edebilmemiz, yalnızca ışık enerjisinin dağınık (yaygın) yansımasının varlığından kaynaklanmaktadır. Işınların saçılması sıfırsa herhangi bir cisim bizim için kesinlikle görünmez olacaktır.
Işık enerjisinin dağınık yansıması neden olmaz rahatsızlık gözlerinde. Bunun nedeni, ışığın tamamının orijinal ortama dönmemesidir. Yani radyasyonun yaklaşık %85'i kardan, %75'i beyaz kağıttan ve yalnızca %0,5'i siyah kadifeden yansır. Işık çeşitli pürüzlü yüzeylerden yansıtıldığında ışınlar birbirlerine göre rastgele yönlendirilir. Yüzeylerin ışık ışınlarını ne kadar yansıttığına bağlı olarak mat veya ayna olarak adlandırılır. Ancak yine de bu kavramlar görecelidir. Aynı yüzeyler, gelen ışığın farklı dalga boylarında yansıtılabilir veya matlaştırılabilir. Işınları eşit şekilde dağıtan bir yüzey farklı taraflar, tamamen mat kabul edilir. Doğada neredeyse böyle nesneler bulunmamasına rağmen sırsız porselen, kar ve çizim kağıdı bunlara çok yakındır.
Ayna görüntüsü
Işık ışınlarının aynasal yansıması, enerji ışınlarının düz bir yüzeye düşmesiyle diğer türlerden farklıdır. belirli açı bir yönde yansıtılırlar. Bu fenomen, ışık ışınları altında ayna kullanan herkese aşinadır. Bu durumda yansıtıcı bir yüzeydir. Diğer organlar da bu kategoriye girer. Optik olarak pürüzsüz olan tüm nesneler, üzerlerindeki homojensizliklerin ve düzensizliklerin boyutunun 1 mikrondan az olması (ışığın dalga boyunu aşmaması) durumunda ayna (yansıtıcı) yüzeyler olarak sınıflandırılabilir. Bu tür yüzeylerin tümü için ışığın yansıması kanunları geçerlidir.
Işığın farklı ayna yüzeylerinden yansıması
Teknolojide sıklıkla kavisli yansıtıcı yüzeye sahip aynalar (küresel aynalar) kullanılır. Bu tür nesneler küresel bir parçaya benzeyen gövdelerdir. Bu tür yüzeylerden ışığın yansıması durumunda ışınların paralelliği büyük ölçüde bozulur. Bu tür aynaların iki türü vardır:
İçbükey - bir kürenin bir bölümünün iç yüzeyinden gelen ışığı yansıtır; bunlara toplama denir, çünkü paralel ışık ışınları onlardan yansıdıktan sonra bir noktada toplanır;
Dışbükey - paralel ışınlar yanlara dağılırken dış yüzeyden gelen ışığı yansıtır, bu nedenle dışbükey aynalara saçılma denir.
Işık ışınlarını yansıtma seçenekleri
Yüzeye neredeyse paralel gelen bir ışın yüzeye çok az dokunur ve sonra çok geniş bir açıyla yansıtılır. Daha sonra yüzeye en yakın olan çok alçak bir yörünge boyunca devam eder. Neredeyse dikey olarak düşen bir ışın dar bir açıyla yansıtılır. Bu durumda zaten yansıyan ışının yönü, gelen ışının yoluna yakın olacaktır ve bu da fiziksel yasalarla tamamen tutarlıdır.
Işığın kırılması
Yansıma diğer olgularla yakından ilişkilidir. geometrik optik kırılma ve toplam gibi iç yansıma. Işık genellikle iki ortam arasındaki sınırdan geçer. Işığın kırılması optik radyasyonun yönündeki değişikliktir. Bir ortamdan diğerine geçtiğinde ortaya çıkar. Işığın kırılmasının iki şekli vardır:
Ortam arasındaki sınırdan geçen ışın, yüzeye ve gelen ışına dik olarak geçen bir düzlemde bulunur;
Gelme ve kırılma açısı birbiriyle ilişkilidir.
Kırılma her zaman ışığın yansımasıyla birlikte olur. Yansıyan ve kırılan ışın demetlerinin enerjilerinin toplamı, gelen ışının enerjisine eşittir. Onların bağıl yoğunluk gelen ışına ve geliş açısına bağlıdır. Birçok optik aletin tasarımı ışığın kırılma yasalarına dayanmaktadır.
Etrafınızdaki nesnelerin çoğu: evler, ağaçlar, sınıf arkadaşlarınız vb. ışık kaynağı değildir. Ama onları görüyorsunuz. “Neden böyle?” sorusunun cevabı bu paragrafta bulacaksınız.
Pirinç. 11.1. Işık kaynağı olmadan hiçbir şeyi görmek mümkün değildir. Bir ışık kaynağı varsa sadece kaynağın kendisini değil, kaynaktan gelen ışığı yansıtan nesneleri de görürüz.
Neden ışık kaynağı olmayan cisimleri gördüğümüzü öğrenin
Homojen ve şeffaf bir ortamda ışığın düz bir çizgide ilerlediğini zaten biliyorsunuz.
Işık ışınının yolunda bir cisim varsa ne olur? Işığın bir kısmı şeffafsa cisimden geçebilir, bir kısmı emilir ve bir kısmı da mutlaka cisimden yansıtılır. Yansıyan bazı ışınlar gözümüze çarpacak ve bu cismi göreceğiz (Şekil 11.1).
Işık yansıması yasalarının oluşturulması
Işık yansıması yasalarını oluşturmak için özel bir cihaz (optik yıkayıcı*) kullanacağız. Çamaşır makinesinin ortasına bir ayna sabitleyelim ve ona dar bir ışık huzmesi yönlendirelim, böylece çamaşır makinesinin yüzeyinde hafif bir şerit oluşturalım. Aynadan yansıyan bir ışık ışınının aynı zamanda yıkayıcının yüzeyinde de bir ışık şeridi oluşturduğunu görüyoruz (bkz. Şekil 11.2).
Gelen ışık ışınının yönü CO ışını tarafından belirlenir (Şekil 11.2). Bu ışına gelen ışın denir. Yansıyan ışık ışınının yönü OK ışını tarafından belirlenir. Bu ışına yansıyan ışın denir.
Işının geliş noktası O noktasından aynanın yüzeyine dik bir OB çizin. Gelen ışının, yansıyan ışının ve dikin aynı düzlemde - yıkayıcı yüzeyinin düzleminde - uzanmasına dikkat edelim.
Gelen ışın ile geliş noktasından çizilen dik arasındaki α açısına geliş açısı denir; Yansıyan ışın ile belirli bir dikme arasındaki β açısına yansıma açısı denir.
α ve β açılarını ölçerek bunların eşit olduğunu doğrulayabilirsiniz.
Işık kaynağını diskin kenarı boyunca hareket ettirirseniz, ışık ışınının geliş açısı değişecek ve buna göre yansıma açısı da değişecek ve her seferinde ışığın geliş açısı ile yansıma açısı eşit olacaktır. (Şekil 11.3). Böylece ışık yansıması yasalarını oluşturduk:
Pirinç. 11.3. Işığın geliş açısı değiştikçe yansıma açısı da değişir. Yansıma açısı her zaman gelme açısına eşittir
Pirinç. 11.5. Işık ışınlarının tersinirliğinin gösterilmesi: yansıyan ışın, gelen ışının yolunu takip eder
pirinç. 11.6. Aynaya yaklaştığımızda onda “ikilimizi” görüyoruz. Tabii ki orada "çift" yok - aynada yansımamızı görüyoruz
1. Gelen ışın, yansıyan ışın ve ışının geliş noktasından çizilen yansıma yüzeyine dik aynı düzlemde yer alır.
2. Yansıma açısı geliş açısına eşittir: β = α.
Işığın yansıması yasaları eski Yunanlılar tarafından oluşturuldu. bilim adamı Öklid 3. yüzyılda. M.Ö. e.
Profesör aynayı hangi yöne çevirmeli? güneşli tavşan"çocuğa vurdun mu (Şekil 11.4)?
Optik yıkayıcıdaki bir aynayı kullanarak, ışık ışınlarının tersinirliğini de gösterebilirsiniz: eğer gelen ışın, yansıyan ışının yolu boyunca yönlendirilirse, o zaman yansıyan ışın, gelen ışının yolunu izleyecektir (Şekil 11.5).
Görüntünün düz aynada incelenmesi
Düz aynada görüntünün nasıl oluşturulduğunu düşünelim (Şekil 11.6).
Bir nokta ışık kaynağından S yüzeye çıksın düz ayna Uzaklaşan bir ışık huzmesi düşüyor. Bu ışından SA, SB ve SC ışınlarını seçiyoruz. Işık yansıması yasalarını kullanarak yansıyan ışınları LL b BB 1 ve CC 1'i oluşturuyoruz (Şekil 11.7, a). Bu ışınlar farklı bir ışın demeti halinde hareket edeceklerdir. Eğer bunları genişletirseniz ters yön(aynanın arkasında), hepsi bir noktada kesişecek - aynanın arkasında bulunan S 1.
Aynadan yansıyan ışınların bir kısmı gözünüze çarparsa, gerçekte S 1 noktasında ışık kaynağı olmamasına rağmen, yansıyan ışınlar S 1 noktasından çıkıyormuş gibi görünecektir. Bu nedenle S 1 noktasına S noktasının sanal görüntüsü denir. Düz ayna her zaman sanal bir görüntü verir.
Nesnenin ve görüntüsünün aynaya göre nasıl konumlandırıldığını öğrenelim. Bunu yapmak için geometriye dönelim. Örneğin, bir aynaya düşen ve ondan yansıyan bir SC ışınını düşünün (Şekil 11.7, b).
Şekilden şunu görüyoruz: Δ SOC = Δ S 1 OC - dik üçgenler sahip olmak ortak taraf CO ve eşit keskin köşeler(çünkü ışığın yansıması yasasına göre α = β). Üçgenlerin eşitliğinden SO = S 1 O elde ederiz, yani S noktası ve S 1 görüntüsü düz bir aynanın yüzeyine göre simetriktir.
Aynı şey uzatılmış bir nesnenin görüntüsü için de söylenebilir: nesne ve onun görüntüsü düz bir aynanın yüzeyine göre simetriktir.
Yani, yükledik genel özellikler Düz aynalardaki görüntüler.
1. Düz ayna, bir nesnenin sanal görüntüsünü verir.
2. Düz aynadaki bir nesnenin görüntüsü ve nesnenin kendisi aynanın yüzeyine göre simetriktir ve bu şu anlama gelir:
1) nesnenin görüntüsünün boyutu nesnenin kendisine eşittir;
2) nesnenin görüntüsü aynanın yüzeyinden nesnenin kendisiyle aynı mesafede bulunur;
3) nesne üzerindeki bir nokta ile görüntüdeki karşılık gelen noktayı birleştiren doğru parçası aynanın yüzeyine diktir.
Işığın aynasal ve dağınık yansıması arasındaki farkı ayırt edin
Akşam odanın ışıkları yandığında pencere camında görüntümüzü görebiliriz. Ancak perdeleri kapatırsanız görüntü kaybolur: görüntümüzü kumaş üzerinde görmeyeceğiz. Neden? Bu sorunun cevabı en az iki fiziksel olayla ilgilidir.
Bu türden ilk fiziksel olay ışığın yansımasıdır. Bir görüntünün ortaya çıkması için ışığın yüzeyden aynasal olarak yansıtılması gerekir: ayna yansıması bir nokta kaynağından gelen ışık S, yansıyan ışınların devamları, S noktasının görüntüsü olacak bir S 1 noktasında kesişecektir (Şekil 11.8, a). Böyle bir yansıma ancak çok düzgün yüzeylerde mümkündür. Bunlara ayna yüzeyleri denir. Her zamanki aynaya ek olarak örnekler ayna yüzeyleri cam, cilalı mobilyalar, suyun sakin yüzeyi vb.'dir (Şekil 11.8, b, c).
Işık pürüzlü bir yüzeyden yansıyorsa, bu yansımaya dağınık (yaygın) denir (Şekil 11.9). Bu durumda yansıyan ışınlar farklı yönlerde yayılır (bu nedenle ışıklı bir nesneyi herhangi bir yönden görürüz). Işığı saçan yüzeylerin ayna yüzeylerden çok daha fazla olduğu açıktır.
Etrafınıza bakın ve ışığı dağınık bir şekilde yansıtan en az on yüzeyi adlandırın.
Pirinç. 11.8. Işığın speküler yansıması, ışığın pürüzsüz bir yüzeyden yansımasıdır.
Pirinç. 11.9. Işığın dağınık (yaygın) yansıması, ışığın pürüzlü bir yüzeyden yansımasıdır.
Bir görüntüyü görme yeteneğini etkileyen ikinci fiziksel olay, ışığın emilmesidir. Sonuçta ışık yalnızca oradan yansımaz fiziksel bedenler ama aynı zamanda onlar tarafından da emilir. En iyi ışık reflektörleri aynalardır: gelen ışığın %95'ine kadar yansıtabilirler. Bedenler ışığın iyi yansıtıcılarıdır beyaz ancak siyah yüzey, üzerine düşen ışığın neredeyse tamamını emer.
Sonbaharda kar yağdığında geceler çok daha hafif olur. Neden? Sorunları çözmeyi öğrenme
Görev. Şek. Şekil 1, bir BC nesnesini ve bir NM aynasını şematik olarak göstermektedir. BC nesnesinin görüntüsünün tamamen görülebildiği alanı grafiksel olarak bulun.
Analiz fiziksel sorun. Aynada bir cismin belirli bir noktasının görüntüsünü görebilmek için, bu noktadan aynaya düşen ışınların en azından bir kısmının gözlemcinin gözüne yansıması gerekir. Şurası açıktır ki, eğer ışınlar buradan çıkıyorsa uç noktalar Daha sonra cismin her noktasından çıkan ışınlar göze yansır.
Karar, sonuçların analizi
1. B 1 noktasını - B noktasının düz aynadaki görüntüsünü - oluşturalım (Şekil 2, a). Aynanın yüzeyi ve aynanın uç noktalarından yansıyan ışınlarla sınırlanan alan, aynadaki B noktasının B1 görüntüsünün görülebildiği alan olacaktır.
2. Benzer şekilde C noktasının C1 görüntüsünü oluşturduktan sonra aynadaki görüş alanını belirleriz (Şekil 2, b).
3. Bir gözlemci tüm nesnenin görüntüsünü ancak her iki görüntüyü de veren ışınlar - B 1 ve C 1 - gözüne girerse görebilir (Şekil 2, c). Bu, Şekil 2'de vurgulanan alanın olduğu anlamına gelir. Turuncu renkli 2, nesnenin görüntüsünün tamamen görülebildiği alandır.
Elde edilen sonucu analiz edin, Şek. tekrar bakın. 2'deki probleme çözüm bulun ve bir nesnenin görüş alanını düzlem aynada bulmanın daha kolay bir yolunu önerin. Birkaç nesne için bir görüş alanı oluşturarak iki şekilde varsayımlarınızı test edin.
Özetleyelim
Görünen tüm cisimler ışığı yansıtır. Işık yansıtıldığında, ışık yansımasının iki yasası karşılanır: 1) gelen ışın, yansıyan ışın ve ışının geliş noktasından çizilen yansıma yüzeyine dik aynı düzlemde bulunur; 2) yansıma açısı geliş açısına eşittir.
Düzlem aynadaki bir nesnenin görüntüsü sanaldır, boyut olarak nesnenin kendisine eşittir ve aynadan nesnenin kendisiyle aynı mesafede bulunur.
Işığın speküler ve dağınık yansımaları vardır. Ayna yansıması durumunda, yansıtıcı bir yüzeyde bir nesnenin sanal görüntüsünü görebiliriz; dağınık yansıma durumunda görüntü oluşmaz.
Güvenlik soruları
1. Çevremizdeki cisimleri neden görüyoruz? 2. Gelme açısı hangi açıya denir? yansıma açısı? 3. Işık yansıması yasalarını formüle edin. 4. Işık yansıması yasalarının geçerliliğini hangi cihazı kullanarak doğrulayabilirsiniz? 5. Işık ışınlarının tersinirlik özelliği nedir? 6. Hangi durumda bir görüntüye sanal denir? 7. Bir nesnenin düz aynadaki görüntüsünü tanımlayınız. 8. Işığın dağınık yansımasının aynasal yansımadan farkı nedir?
11 Numaralı Egzersiz
1. Bir kız düz aynadan 1,5 m uzakta duruyor. Yansıması kızdan ne kadar uzakta? Onu tarif et.
2. Otomobilin sürücüsü dikiz aynasına baktığında arka koltukta oturan bir yolcu gördü. Şu anda aynı aynaya bakan yolcu sürücüyü görebilir mi?
3. Pirinci aktarın. 1'i not defterinize yazın, her durum için bir gelen (ya da yansıyan) ışın oluşturun. Gelme ve yansıma açılarını etiketleyin.
4. Gelen ışın ile yansıyan ışın arasındaki açı 80°'dir. Işının geliş açısı nedir?
5. Nesne düz aynaya 30 cm uzaklıktaydı. Daha sonra nesne aynadan 10 cm uzağa doğru hareket ettirildi. yüzeye dik aynalar ve ona 15 cm paralel. Nesne ile yansıması arasındaki mesafe ne kadardı? Ne oldu?
6. Aynalı bir vitrine doğru 4 km/saat hızla ilerliyorsunuz. Yansımanız size hangi hızla yaklaşıyor? 2 m yürüdüğünüzde yansımanızla aranızdaki mesafe ne kadar azalacaktır?
7. Güneş ışını Gölün yüzeyinden yansıyor. Gelen ışın ile ufuk arasındaki açı, gelen ışın ile yansıyan ışın arasındaki açının iki katı kadardır. Işının geliş açısı nedir?
8. Kız, duvarda hafif bir açıyla asılı olan aynaya bakıyor (Şek. 2).
1) Kızın aynadaki yansımasını oluşturun.
2) Kızın vücudunun hangi bölümünü gördüğünü grafiksel olarak bulun; kızın kendisini tamamen gördüğü alan.
3) Ayna yavaş yavaş opak bir ekranla kaplanırsa ne gibi değişiklikler gözlemlenir?
9. Geceleri, bir arabanın farlarının ışığında, asfalttaki bir su birikintisi, sürücüye yolun daha açık renkli arka planına karşı karanlık bir nokta gibi görünüyor. Neden?
10. Şek. Şekil 3, çalışması aşağıdakilere dayanan bir cihaz olan periskoptaki ışınların yolunu göstermektedir: doğrusal yayılma Sveta. Bu cihazın nasıl çalıştığını açıklayın. Avantajlardan yararlanın ek kaynaklar bilgileri ve nerede kullanıldığını öğrenin.
3 Nolu LABORATUAR ÇALIŞMASI
Ders. Düz ayna kullanılarak ışık yansımasının incelenmesi.
Amaç: Işığın yansıması yasalarını deneysel olarak test etmek.
ekipman: ışık kaynağı (bir stand üzerinde mum veya elektrik lambası), düz bir ayna, yarıklı bir ekran, birkaç boş beyaz kağıt, bir cetvel, bir iletki, bir kalem.
çalışma talimatları
deney için hazırlık
1. Çalışmayı yapmadan önce şunları unutmayın: 1) cam nesnelerle çalışırken güvenlik gereksinimleri; 2) ışığın yansıması yasaları.
2. Topla deneysel kurulum(Şekil 1). Bunu yapmak için:
1) ekranı beyaz bir kağıt üzerine yuvalı olarak yerleştirin;
2) ışık kaynağını hareket ettirerek kağıdın üzerinde bir ışık şeridi elde edin;
3) düz bir aynayı ışık şeridine belirli bir açıyla ve kağıt yaprağına dik olacak şekilde yerleştirin, böylece yansıyan ışık huzmesi aynı zamanda kağıt üzerinde açıkça görülebilen bir şerit oluşturur.
Deney
Güvenlik talimatlarına kesinlikle uyun (ders kitabının ön sayfasına bakın).
1. İyi bilenmiş bir kalemle kağıdın üzerine ayna boyunca bir çizgi çizin.
2. Bir kağıda üç nokta yerleştirin: birincisi - gelen ışık ışınının ortasına, ikincisi - yansıyan ışık ışınının ortasına, üçüncüsü - ışık ışınının üzerine düştüğü yere. ayna (Şek. 2).
3. Aynayı altına yerleştirerek açıklanan adımları birkaç kez daha (farklı kağıt sayfalarında) tekrarlayın. farklı açılar olay ışık huzmesine.
4. Ayna ile kağıt arasındaki açıyı değiştirerek bu durumda yansıyan ışık ışınını görmeyeceğinizden emin olun.
Deney sonuçlarının işlenmesi
Her deneyim için:
1) ayna üzerinde bir ışın olayı ve yansıyan bir ışın oluşturun;
2) ışının geliş noktası boyunca ayna boyunca çizilen çizgiye dik bir çizgi çizin;
3) Işığın geliş açısını (α) ve yansıma açısını (β) etiketleyin ve ölçün. Ölçüm sonuçlarını tabloya girin.
Deneyin analizi ve sonuçları
Deneyi ve sonuçlarını analiz edin. Aşağıdakileri belirttiğiniz bir sonuç çıkarın: 1) ışık ışınının geliş açısı ile yansıma açısı arasında nasıl bir ilişki kurdunuz; 2) deney sonuçlarının kesinlikle doğru olup olmadığı ve değilse hatanın nedenleri nelerdi.
yaratıcı görev
Şek. 3, düz ayna kullanarak bir odanın yüksekliğini belirlemek için bir deney planı düşünün ve yazın; gerekli ekipmanı belirtin.
Mümkünse bir deney yapın.
Yıldız işaretiyle atama
